Система «5с» на производстве: описание, особенности, принципы и отзывы

История мобильных сетей

Прежде чем углубиться в устройства технологии 5G, следует кратко изучить то, как развивались и эволюционировали мобильные сети.

Те коммуникационные возможности, которые можно условно назвать 0G, были доступны с середины 40-х и до 70-х годов прошлого века. Это были «портативные» радиотелефоны, по сути представлявшие собой рации – аналоговое радио со встроенным передатчиком для обратной связи и узлом-коммутатором, в котором работали операторы, соединяющие абонентов.

Поначалу из-за больших габаритов коммерческое использование радиотелефонов ограничивалось их установкой на транспортные средства, от автомобилей и до судов. Лишь к концу 70-х 0G-передатчики стали действительно мобильными.

С 1981 года можно говорить создании первого поколения мобильной связи. Радиотехника, необходимая для передачи голоса, была достаточно уменьшена, чтобы быть втиснутой в форм-фактор мобильного телефона. Стандарт 1G, как 0G, все еще основывался на аналоговых сигналах и обеспечивал передачу голоса по полосе пропускания приблизительно в 2 килобита в секунду. Работу телефонистов автоматизировали.

К 1992 году мобильные телефоны, ставшие компактными и доступными, снискали популярность в США. Как раз кстати пришелся новый цифровой стандарт связи – 2G, который, помимо речи, позволял отправлять SMS – короткие текстовые сообщения на скорости от 14 до 64 килобит в секунду. Впоследствии скорости 2G увеличились до 144 килобит в секунду, однако потребности рынка росли.

Именно такими телефонами пользовались в начале 90-х

В 2001 году дебютировал 3G. Это была мобильная технология, поддерживающая передачу любых видов данных на скоростях от 144 килобит в секунду до 2 мегабит в секунду. С появлением и распространением 3G стало возможно создание смартфонов.

Промежуточные стандарты 3,5G и 3,75G обеспечили пиковые скорости до 2 мегабит в секунду и до 10 мегабит в секунду соответственно.

Потребовалось еще приблизительно 10 лет, чтобы создать и внедрить нечто более быстрое. Протокол 4G был сосредоточен не на новых функциях, а на достижении скорости проводного соединения. Без 4G не мог бы существовать сегодняшний мир, буквально пронизанный телекоммуникациями.

Наиболее актуальный стандарт Long-Term Evolution (LTE) – долговременное развитие 4G – обеспечивает подключение от 10 мегабит в секунду до теоретических 100 мегабит в секунду, которые, впрочем, никак не удается получить на практике из-за целого ряда проблем.

Стандарт связи будущего – 5G – многообещающая технология. Она призвана преодолеть ограничения существующих форматов связи и не только предоставить еще более высокие скорости подключения, но и стать платформой для долгожданных инноваций.

При создании сотовых сетей пятого поколения акцент делается разом на три направления:

• первым все еще остается увеличение полосы пропускания и скорости передачи данных через сотовую сеть;
• второе направление – сверхнадежная связь с низкой задержкой, которая предназначается для решения промышленных и медицинских задач;
• третье – создание инфраструктуры для Интернета вещей.

Чем 5G отличается от прошлых поколений связи

— 5G — это программно-определяемая сеть. То есть базовая станция стала программно-обновляемой: можно сделать новую прошивку и станции будут поддерживать новые функции, а «железо» менять не придется.

Кстати, «вышка» — жаргонное слово, никто в среде специалистов так не говорит. «Вышка» — это просто железная конструкция, на которой висят антенны и стоят базовые станции. Поэтому правильно говорить «базовая станция».

Кроме того, происходит виртуализация сети — многие функции, которые раньше реализовывались на «железе», на специальных платах, теперь выполняются на обычных серверах.

5G может работать в более высоких диапазонах, , и базовых станций нужно ставить больше, потому что покрытие одной базовой станции уменьшается. Соответственно, потихоньку рынок становится более емким, появляются частные сети. Недавно вышло решение Государственной комиссии по радиочастотам о том, что в новом миллиметровом диапазоне, который вводит 5G, можно разворачивать вертикальную сеть для предприятий, не получая операторскую лицензию. Некоторые компании уже начали получать эти частоты.

Кроме того, в мире возникли новые альянсы, которые позволяют выйти на рынок средним и малым производителям, потому что сейчас на рынке оборудования для мобильных сетей работают только монстры — Huawei, Ericsson, Nokia и Samsung. Кроме того, в эту тему активно пошли мировые IT-гиганты — Facebook, Microsoft, они вкладывают деньги в новую инфраструктуру.

Участвуют в этом рынке и государства. Китай, например, вкладывает невероятные деньги в развертывание сети 5G

В новогоднем выступлении перед нацией председатель КНР Си Цзиньпин около пяти минут потратил на разговор о 5G и важности развертывания новой инфраструктуры. В Китае уже активно используются роботы, которые подключены по 5G, доставка товаров переходит на беспилотную, для чего тоже необходим 5G

Видеоконференции, подключение вновь построенных больниц и временных мобильных постов — всё это осуществляется с помощью связи пятого поколения.

МТС

Компания МТС первая запустила пробный шар с сетями пятого поколения в России. Так, при проведении чемпионата мира по футболу, МТС, используя оборудование Ericsson, продемонстрировали работу 5G в Москве, Казани, Нижнем Новгороде, Ростове-на-Дону, Екатеринбурге и Самаре. В запущенных сетях скорость загрузки доходила до 4,5 Гбит/с.

При создании сети задействовали протокол Massive MIMO стандарта LTE-TDD 2600. Использовалось такое оборудование  в семи городах России, где наблюдалось наибольшее количество болельщиков. Благодаря предпринятым мерам, сеть справлялась с рекордными на тот момент нагрузками.

На текущий момент, из всех операторов связи, к реальному запуску 5G сети в России МТС готова, наверное, лучше всех — большая часть используемого на текущий момент оборудования компании поддерживает стандарты 5-ого поколения.

«Еще в декабре 2015 года мы заключили соглашение с Ericsson о стратегическом сотрудничестве в сфере 5G, в рамках которого выполнили все намеченные планы, успешно протестировав перспективные технологии и решения на инфраструктуре МТС. Теперь в нашей совместной работе на пути к стандарту следующего поколения наступает новый этап – используя наработки, достижения и новые технологии, мы готовы в этом году запустить на нашей коммерческой сети первые пилотные зоны 5G, – отметил президент МТС Алексей Корня. – Мы надеемся, что сотрудничество с ведущими вендорами и скорейшее решение вопроса о предоставлении частотного ресурса операторам связи ускорит развертывание сетей 5G в России, что придаст импульс инновационному развитию страны».

2019 год

• Создание первого пилотного кластера сети 5G New Radio; (На текущий момент задача по созданию компанией МТС близка к завершению)
• Запуск первых пилотных 5G-сетей фиксированного беспроводного доступа; (По закрытой информации — МТС уже запустили пилотные сети в некоторых частях Москвы, с внедрением дополнительного оборудования зона покрытия должна увеличиваться)
• Эволюция LTE – дальнейшее развертывание коммерческих сетей LTE Advanced Pro c использованием технологий 5G, в т.ч. многоантенности (Massive MIMO) и нелицензируемого спектра (Licensed Assisted Access, LAA), с пиковыми скоростями доступа до 1 Гбит/сек и выше;
• Развертывание частных сетей LTE (Private LTE) на базе технологий LTE, Mission critical PTT, решения Enterprise LTE Core, а также запуск соответствующих услуг;

2020 год

• Запуск в ряде регионов России сетей 5G (eMBB);
• Эволюция LTE – запуск сетей со сверхнизкими задержками с использованием технологии Short TTI; Эта технология не имеет прямого отношения к сетям 5G, но позволит при текущем уровне технологий обеспечить значительно более высокое качество подключения.

2021-2022 годы

• Развертывание частных сетей LTE в промышленном секторе для внедрения технологий «умного производства» (Smart manufacturing);
• Реализация в коммерческих продуктах решений виртуальной реальности (VR);
• Создание тестовых зон для беспилотного автотранспорта.

Как мы можем увидеть из этого плана, основные движения по запуску коммерческой сети 5G будут произведены уже в течение ближайших двух лет, что приведет к резкому увеличению скорости обмена информацией в Российских сетях пятого поколения.

Тестирование 5G в Москве: где это будет

Также в Москве частоты в диапазоне 3,4 – 3,6 ГГц планируется выделить на территориях «Экспоцентра», «Москва-Сити» и офисного парка Comcity (здесь находятся офисы «Ростелекома» и Tele2).

В каких регионах и в каких диапазонах ГКРЧ планирует выделить частоты для тестирования 5G

Все остальные предполагаемые выделения касаются сразу трех диапазонов: 3,4 — 4,2 ГГц, 4,4 – 4,99 ГГц и 25,25 – 29,5 ГГц. В том числе в Москве планируется выделить частоты в метрополитене и на следующих территориях: ВДНХ, офис МГТС на Петровском бульваре, здание МТУСИ в районе метро «Авиамоторная», зеленоградский завод «Микрон», округ Троицк, парк Зарядье, Сколково, Парк им. М. Горького и парк искусств «Музеон».

Как развивалась сотовая связь и когда мобильная сеть стала продолжением интернета

― Первое поколение сотовой связи — 1G, хотя оно так еще не называлось, — это системы связи, которые разрабатывались в начале 1970-х годов. Они решали простую проблему: отвязать человека от телефонной розетки. Первые мобильные телефоны стоили чудовищных денег, порядка 5–9 тысяч долларов за аппарат, и емкость таких систем была очень невелика, то есть количество пользователей было очень ограничено. Тем не менее это был шаг вперед. В коммерческой эксплуатации за рубежом первые сети 1G появились в первой половине 1980-х годов, а у нас — в 1991-м.

До этого в Советском Союзе была система «Алтай», которую можно отнести к первому поколению мобильной связи. Но она не пошла в народ, а применялась только государственными службами, милицией и КГБ.

Второе поколение — 2G — связано в первую очередь с появлением цифрового голоса. В этот момент голос по мобильному телефону стал чище и отчетливее, чем по проводному, добавились какие-то минимальные данные. Их передача осуществлялась без выхода в интернет и подразумевала в основном обмен текстовыми сообщениями, теми самыми эсэмэсками.

Название, которое закрепилось за одним из основных стандартов этого поколения связи, — GSM. Технология оказалась очень удачной. Она обеспечила прекрасное покрытие, высокую емкость сети (много одновременных абонентов — прим. «Бумаги») и самый минимальный сервис, который был необходим человеку. Сейчас системы безопасности, такие как ГЛОНАСС, используют службу 112 — это голосовой вызов по GSM. Он удобен тем, что для звонка не нужна симка и необязательно быть в зоне действия своего оператора.

Кроме СМС во втором поколении, хотя и чуть позже, появился GPRS — это развитие стандарта GSM, которое принесло пользователям возможность передавать данные на скоростях, аналогичных телефонным модемам. Говоря точнее, GPRS не был первым стандартом для передачи данных, но он стал первым популярным. Кстати, когда он только возник, тоже было много рассуждений о том, вреден ли он и не влияет ли на здоровье.

Поколение 3G — это первый беспроводной широкополосный доступ к данным. Другими словами — первый быстрый интернет. Стандарты третьего поколения — UMTS, который использовался у нас, и CDMA2000, который в основном применяли в США и Японии. Еще был альтернативный стандарт WiMax, который позже умер при появлении 4G, но именно он сделал ставку на максимальные возможности широкополосного доступа, превосходящие 3G. WiMax внес большой вклад в общее дело: он показал, что на самом деле данные важнее голоса. С приходом третьего поколения связи появился также новый тип устройства — смартфон.

Для 4G характерно то, что вся сеть стала полностью IP. Условно говоря, в четвертом поколении данные передаются в виде IP-пакетов, то есть мобильная сеть превратилась в продолжение интернета. И мобильные устройства мгновенно начали «поедать» рынок: всеми сайтами и ресурсами в интернете мы всё больше пользуемся на мобильных устройствах, а не на стационарных компьютерах или лэптопах.

4G вобрал в себя много достижений разных стандартов и пришел к единому. В основном это заслуга консорциума 3GPP, который занимается стандартизацией протоколов связи.

Страна пилотных зон

Формально РФ уже включилась в строительство 5G, есть пример покрытия сетью пятого поколения небольшого города (проект МТС в Кронштадте). Однако до покрытия коммерческими сетями городов-миллионников пройдет несколько лет. Пока же, до начала практической конверсии частотного ресурса, необходимого для массового запуска сетей 5G, в России можно говорить лишь о тестировании технологий связи пятого поколения на небольших фрагментах опытных сетей.

С мая 2018 года тестовые сети разворачивает «Ростелеком». Первая из них была запущена в Иннополисе в Татарстане, затем ограниченные участки покрытия появились в Сколково (Москва) и в Эрмитаже (Санкт-Петербург). Опытная зона в Иннополисе, по информации оператора, развернута на оборудовании Huawei с элементами технологии 5G Massive MIMO, а для демонстрации возможностей сети используются трансляция потокового видео в формате 4K и прямые эфиры с камеры с охватом 360 градусов, демонстрируемые в VR-шлемах.

Наиболее масштабная программа тестирования 5G операторами «большой четверки» реализуется в Москве. В начале сентября 2019 года во время демонстрации работы опытной зоны в салоне Tele2 на Тверской улице заместитель руководителя столичного департамента информационных технологий (ДИТ) Александр Горбатько сообщил, что все операторы запустят свои тестовые участки по договоренности с ДИТ. В частности, «Билайн» намерен изучать работу технологии в Сколково, МТС — на ВДНХ и в парке Горького, «МегаФон» — в деловом центре «Москва Сити» и возле МГУ, а Tele2 обеспечила покрытие Тверской улицы от Кремля до Садового кольца. Представитель ДИТ уточнил, что «большая четверка» во всех случаях задействует полосу 28 ГГц.

До начала практической конверсии частотного ресурса, необходимого для массового запуска сетей 5G, в России можно говорить лишь о тестировании технологий связи пятого поколения на небольших фрагментах опытных сетей.

МТС развивает 5G и запускает пилотные проекты совместно с Huawei – соответствующее соглашение было подписано перед Петербургским международным экономическим форумом в 2019 году. Оно предусматривает внедрение решений 5G и IoT, доведение коммерческой сети LTE до уровня 5G-ready, запуск тестовых зон и пилотных сетей на инфраструктурных объектах. Уже после ПМЭФ оператор сообщил о покрытии сетью 5G всей населенной части Кронштадта. В сети была достигнута пиковая скорость 1,2 Гбит/с, причем для тестов использовалось коммерческое оборудование. В сентябре 2019-го МТС сообщила о совместном с Nokia и Qualcomm тестировании смартфонов Samsung Galaxy в Москве, в ходе которого удалось зафиксировать скорость в нисходящем канале до 2,1 Гбит/с.

В феврале текущего года МТС подключила тестовые базовые станции 5G в Москве к транспортной сети XGS-PON на основе ВОЛС, ранее построенной МГТС. Речь идет о пилотной зоне, которая в 2020 году охватит большую часть территории ВДНХ. По данным оператора, подключение базовых станций 5G к сетям XGS-PON делает возможным передачу данных на скорости до 10 Гбит/с и выше. Оператор заявил о готовности подключить к магистральной сети «любое количество базовых станций 5G по всей Москве», обозначив единственное условие — решение вопроса с частотным диапазоном.

Tele2 в развитии 5G заручилась поддержкой компанией Ericsson, с которой в рамках Всемирного мобильного конгресса 2019 года в Барселоне было достигнуто соглашение, предусматривающее установку 50 тыс. базовых станций 5G в 27 регионах России, в том числе в Москве и Санкт-Петербурге. С помощью этих базовых станций к концу лета 2019 года Tele2 обеспечила сплошное outdoor-покрытие пилотной зоны 5G в районе Тверской улицы от Кремля до Садового кольца. В ходе презентации тестовой зоны директор центра 5G-инноваций Ericsson Михаил Филимончик представил два сценария использования 5G

Первый — мониторинг дронами критически важной инфраструктуры (нефте- и газопроводов, линий электропередачи, защищенных объектов). В сетях 5G дроны смогут передавать в режиме реального времени 4К-видео и телеметрию с объектов

Второй сценарий — создание инфраструктуры умных городов с подключением к 5G. Так, сеть умных светофоров с датчиками и камерами позволит контролировать дорожный трафик, передавая информацию даже без миллисекундных задержек в диспетчерский центр.

КАК РАБОТАЕТ 5G

Прежде чем мы объясним, как работает 5G, возможно, стоит объяснить, что такое 5G. Есть много особенностей , о которых мы поговорим позже в этом посте, но вот быстрый пример.

5G – это следующее поколение мобильной широкополосной связи, которое в конечном итоге заменит или, по крайней мере, увеличит ваше соединение 4G LTE. С 5G вы увидите экспоненциально более высокую скорость загрузки и выгрузки. Задержка, или время, которое требуется устройствам для связи друг с другом беспроводными сетями, также резко сократится.

Теперь, когда мы знаем, что такое 5G, полезно понять, как он работает, поскольку он отличается от традиционного 4G LTE. От спектральных полос до маленьких ячеек – вот все, что вам нужно знать о внутренней работе 5G.

Спектр

В отличие от LTE, 5G работает в трех разных диапазонах спектра. Хотя это может и не показаться важным, оно окажет существенное влияние на ваше повседневное использование.

Низкочастотный спектр также может быть описан как спектр ниже 1 ГГц. Это прежде всего полоса спектра, используемая несущими в США для LTE, и она быстро истощается. В то время как низкочастотный спектр обеспечивает большую зону покрытия и проникновение, существует большой недостаток: пиковая скорость передачи данных будет превышать 100 Мбит / с.

T-Mobile является ключевым игроком, когда дело доходит до спектра низких частот. Оператор получил огромный спектр 600 МГц на аукционе FCC в 2017 году и быстро строит свою общенациональную сеть 5G.

Среднечастотный спектр обеспечивает более быстрое покрытие и меньшую задержку, чем в низкочастотной. Однако он не проникает в здания, а также в диапазон низких частот. Ожидайте пиковые скорости до 1 Гбит / с в средней полосе спектра.

Sprint имеет большую часть неиспользованного спектра в средней полосе в США. Оператор использует Massive MIMO для улучшения проникновения и зоны покрытия в средней полосе. Массивные MIMO группируют несколько антенн в одном корпусе, и на одной вышке сотовой связи они создают несколько одновременных лучей для разных пользователей. Sprint также будет использовать Beamforming для улучшения сервиса 5G в средней полосе. Формирование луча отправляет один сфокусированный сигнал каждому пользователю в ячейке, и системы, использующие его, отслеживают каждого пользователя, чтобы убедиться, что у него есть согласованный сигнал.

Спектр высоких частот – это то, о чем думает большинство людей, когда они думают о 5G. Это часто упоминается как mmWave . Высокочастотный спектр может предложить пиковые скорости до 10 Гбит / с и имеет очень низкую задержку. Основным недостатком высокочастотной полосы является то, что она имеет низкую зону охвата, а проникновение в здание слабое.

И AT & T, и Verizon внедряются в высокочастотном спектре. Покрытие 5G для обоих операторов позволит использовать LTE, пока они работают над созданием общенациональных сетей. Поскольку высокочастотный спектр уступает место проникновению и пользовательской зоне для высокой скорости и зоны покрытия, они будут полагаться на маленькие соты .

Малые ячейки – это базовые станции с низким энергопотреблением, которые охватывают небольшие географические области. При использовании небольших ячеек операторы, использующие mmWave для 5G, могут улучшить общую зону покрытия. В сочетании с формированием луча маленькие ячейки могут обеспечить очень быстрое покрытие с низкой задержкой.

1. 5 почему в семье (в жизни)

Все примеры построены по принципу:

• Проблема
• Вопросы
• Решение

 Проблема. У жены без конца болит голова, и она отказывает мужу в супружеском долге.

• Почему она отказывает мужу в супружеском долге? Потому что женщина устает на работе, а еще больше от домашней рутинной нагрузки.
• Почему жена устает на работе, а еще больше от домашней рутинной нагрузки? Потому что дома ей никто не помогает.
• Почему дома ей никто не помогает? Потому что не просит помочь.
• Почему жена не просит помочь? Потому что думает, что мужчина сам догадается.
• Почему она думает, что мужчина сам догадается? Потому что ей хочется, чтобы муж проявлял заботу.

Решение.

Поэтому, если поговорить с супругом спокойно, без истерик, и, возможно,  вместе позадавать вопросы. То эта семья избежит скандалов и конфликтов. Ведь нужно, всего лишь иногда спрашивать «Дорогая, чем тебе помочь?». Тогда будет и забота, и свободное время, и конечно, любовь. А жене в свою очередь, иногда делать усилие, и озвучивать свои желания. Ведь мужчина не может залезть ей в голову.

Особенности и принцип работы

В настоящее время, ещё нет устоявшихся практик использования сетей пятого поколения, но уже сейчас можно отметить преимущественно таких особенностей, как:

• полный дуплекс,
• massive MIMO,
• маленькие соты,
• миллиметровые волны с длиной волны 5G от 1 до 10 мм (от 30 до 300 ГГц),
• формирование луча.

К числу минусов можно отнести то, что миллиметровые волны не способны легко проходить сквозь стены зданий, а также серьезно затухают в дождь, снег и листопад. Чтобы это обойти эти особенности 5G, будет использована такая разработка, как малые соты. Это миниатюрные базовые станции, которые будут располагаться каждые 250 метров в зоне покрытия. Подобная сеть из тысяч маленьких ретрансляторов от базовых станций, способа обойти все сложности рельефа и погодных условий. Скорее всего, они будут размещены на зданиях и фонарных столбах.

При прямой видимости, дальность 5G можно оценить в 1-2 километра. В городских условиях России, 300-700 метров. Для профессионалов более детальная информация представлена на график ниже.

Ещё одна новая технология 5G сети – это massive MIMO. Например, существующие базовые станции 4G сегодня поддерживают, в среднем, 12 портов. Восемь портов на передачу данных и 4 порта на приём. Базовые станции сети связи 5G могут иметь 100 портов и соответствующее количество узконаправленных антенн. За счёт этого пропускная способность увеличивается в 22 раза.

Ещё более продвинутыми стандарт связи делает технология beamforming или «формирование луча». Эта система сигнализации, развернутая между базовыми станциями, которая помогает определить и задействовать оптимальный маршрут передачи сигнала к конкретному пользователю. Один из её дополнительных плюсов – это снижение помех в передаче данных при использовании большого количества антенн.

Современные смартфоны должны принимать и передавать данные по очереди, если они работают на одной частоте. Либо, если устройство хочет передавать и принимать сигнал одновременно, оно должно делать это на разных частотах. Принцип 5G таков, что все устройства в рамках этой технологии, могут и принимать, и передавать сигналы одновременно. Эта технология имеет название «полный дуплекс». Это удваивает пропускную способность любой сети передачи данных. Минусом полного дуплекса является неприятный эффект эха. Он возникает, потому что передающая антенна мобильного устройства находится рядом с принимающей антенной, которая ловит этот сигнал. Поэтому, во все устройства, по умолчанию, включается технология эхоподавления.

Поддерживает ли мой смартфон сигнал 5G?

Текущие смартфоны не поддерживают новый стандарт связи, поэтому пользователям придется купить новые мобильные телефоны. В настоящее время, в розничную продажу в России поступают такие модели, как:

1. Huawei Mate Flex,
2. Nokia 10,
3. Samsung Galaxy S10,
4. Xiaomi Mi Mix 3,
5. Motorola Moto Z3,
6. LG V50 ThinQ,
7. ZTE 5G,
8. Oppo F11 Pro.

Кто придумал 5G?

Над стандартом работало множество международных организаций и коммерческих компаний. Формально, автором разработки можно назвать Международный союз электросвязи. Рабочее название проекта для специалистов — IMT-2020.

Безусловно, новый стандарт ожидают самые высокие и радужные перспективы. Как минимум, в развитых странах вроде США, Китая, Южной Кореи и ряда других передовых игроков на этом рынке, включая Россию.